UFRGS 2014 — questão 17 de Física

Gabarito DCalorimetria — calor latente de fusão (tecido termorregulador)Concurso Vestibular · Física

Enunciado da questão 17 de Física do UFRGS 2014 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Materiais com mudança de fase são bastante utilizados na fabricação de tecidos para roupas termorreguladoras, ou seja, que regulam sua temperatura em função da temperatura da pele com a qual estão em contato. Entre as fibras do tecido, são incluídas microcápsulas contendo, por exemplo, parafina, cuja temperatura de fusão está próxima da temperatura de conforto da pele, 31 °C. Considere que um atleta, para manter sua temperatura interna constante enquanto se exercita, libere $1{,}5 \times 10^{4}$ J de calor através da pele em contato com a roupa termorreguladora e que o calor de fusão da parafina é $L_F = 2{,}0 \times 10^{5}$ J/kg.

Para manter a temperatura de conforto da pele, a massa de parafina encapsulada deve ser de, no mínimo,

(A) 500 g.

(B) 450 g.

(D) 75 g.

(E) 13 g.

(Enunciado: Concurso Vestibular UFRGS 2014, Física — UFRGS.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).

Resolução comentada

O que a questão pede: quanta parafina é preciso para absorver o calor do atleta sem a temperatura subir.

Passo 1 — a ideia. Enquanto a parafina derrete, ela absorve calor sem mudar de temperatura: fica em 31 °C, a temperatura de conforto. Para que todo o calor liberado vá para a fusão (e nada esquente a pele), a parafina precisa ter massa suficiente para absorver os $1{,}5 \times 10^{4}$ J.

Passo 2 — calor latente:

$Q = m\,L_F \;\Rightarrow\; m = \frac{Q}{L_F}$

$m = \frac{1{,}5 \times 10^{4}}{2{,}0 \times 10^{5}} = 0{,}075\ \text{kg}$

$m = 75\ \text{g}$

⚠️ A armadilha: dividir ao contrário, $L_F/Q \approx 13$ , e marcar 13 g (alternativa E). Confira pela unidade: J dividido por J/kg dá kg.

A ideia em uma frase: na fusão, o calor vai para mudar de fase, não para esquentar: Q = mL.

Resposta: alternativa D (75 g).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

UFRGS 2014 — questão 17 de Física

Enunciado em texto

Resolução comentada

Vídeo em breve

Outras questões de Física do UFRGS 2014